WO2020175408A1 - 圧力センサ - Google Patents

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WO2020175408A1
WO2020175408A1 PCT/JP2020/007236 JP2020007236W WO2020175408A1 WO 2020175408 A1 WO2020175408 A1 WO 2020175408A1 JP 2020007236 W JP2020007236 W JP 2020007236W WO 2020175408 A1 WO2020175408 A1 WO 2020175408A1
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WO
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piezo element
element region
region
diaphragm
pressure sensor
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PCT/JP2020/007236
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矢澤　久幸
尚信 大川
昌彦 石曽根
高橋　亨
彩子 大塚
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Alpine Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
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    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor, and more particularly, to a pressure sensor having a plurality of piezo elements whose resistance value changes according to the strain of a diaphragm.
  • a pressure sensor has been used in which a diaphragm is formed by using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology or the like, and a piezo element whose resistance value changes according to strain is provided in the diaphragm.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor pressure sensor with improved pressure detection sensitivity.
  • this semiconductor pressure sensor as the shape of the piezoresistive element, most of the piezoresistive element is arranged in a region where large stress is generated when the diaphragm is deformed.
  • Patent Document 2 discloses a physical quantity sensor having excellent detection accuracy.
  • the resistance change of the piezoresistive element can be further increased by arranging the piezoresistive part on the outer edge of the diaphragm to which a large amount of stress is applied, and as a result, the output change of the bridge circuit can be increased. Has become.
  • Patent Document 3 discloses a semiconductor pressure sensor that is less affected by relative displacement between the diaphragm and the sensitive resistance element.
  • the area of the piezoresistive element group placement area of each piezoresistive part is the same, and the outer shape of the area is the same shape. I have to.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-0_2140240 ⁇ 0 2020/175408 2 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 20 15-1 7 9 00 0
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 1 2-0 0 2 6 4 6
  • a pledget circuit is composed of four piezo elements, and the output (pressure) is measured based on the resistance value that changes according to the strain of the diaphragm. Therefore, the relationship between the stress distribution due to the deflection of the diaphragm and the layout of the four piezo elements has a large effect on the variation of the output value of the bridge circuit and the generation of high-order nonlinear components contained in the output of the pressure sensor. affect.
  • An object of the present invention is to obtain a high output with high accuracy in a pressure sensor using a diaphragm and a piezo element.
  • one embodiment of the present invention is a pressure sensor including a diaphragm formed over a silicon substrate and a plurality of piezoelectric element regions whose resistance values change according to strain of the diaphragm. ..
  • the plurality of piezo element regions have a first piezo element region, a second piezo element region, a third piezo element region and a fourth piezo element region.
  • the first piezo element region and the second piezo element region are connected in series via the first output terminal.
  • the third piezo element region and the fourth piezo element region are connected in series via the second output terminal.
  • the first piezo element region and the third piezo element region are connected via an input terminal.
  • the second piezo element region and the fourth piezo element region are connected via the ground terminal. Then, a full bridge circuit is constituted by the first piezo element region to the fourth piezo element region.
  • the diaphragm has a maximum bending area that is 80% or more of the maximum stress value when it is bent under a predetermined pressure. 1st piezo element area, 2nd piezo element area, 3rd piezo element area ⁇ 0 2020/175408 3 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • the piezo element region and the fourth piezo element region are arranged within the maximum deflection region of the diaphragm.
  • each of the plurality of piezo element regions is arranged in the maximum deflection region of the diaphragm, so that the stress due to the strain of the diaphragm is sufficiently and uniformly applied to each piezo element region.
  • each of the 3rd piezo element region and the 4th piezo element region is preferably about 2 times or more and 10 times or less the length in the lateral direction.
  • the first piezoelectric element region In the pressure sensor, the first piezoelectric element region, the second piezoelectric element region,
  • Each of the 3rd piezo element region and the 4th piezo element region has a plurality of piezo element elements, and in the plan view of the diaphragm, the 1st piezo element region and the 4th piezo element region are arranged to face each other.
  • the 2nd piezo element region and the 3rd piezo element region are arranged so as to face each other, and the 1st piezo element region and the 4th piezo element region have a longitudinal direction of the piezo element element in a direction orthogonal to the direction in which the diaphragm bends.
  • the second piezo element region and the third piezo element region may be arranged such that the longitudinal direction of the piezo element element is arranged in the same direction as the direction in which the diaphragm bends. This makes it possible to lay out a plurality of piezo element elements within the maximum deflection area while maintaining the strain resistance characteristics of each piezo element area.
  • the plan view of the diaphragm is formed into a substantially quadrangular shape having four sides, and in the plan view of the diaphragm, the first piezo element region and the fourth piezo element region are formed on two opposite sides of the diaphragm.
  • the second piezo element region and the third piezo element region may be arranged at substantially the central portions of the respective diaphragms, and the second piezoelectric element region and the third piezoelectric element region may be arranged at the substantially central portions of the other two sides of the diaphragm that face each other. This allows each ⁇ 0 2020/175408 4 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • the first piezoelectric element region In the pressure sensor, the first piezoelectric element region, the second piezoelectric element region, the
  • Each of the 3rd piezo element region and the 4th piezo element region has a plurality of piezo element elements, and the shape of each piezo element element of the 1st piezo element region and the 4th piezo element region is the 2nd piezo element region. Also, the shape of each piezo element in the third piezo element region may be different. This allows a plurality of piezo element elements to be laid out within the maximum deflection area while maintaining the strain resistance characteristic of each piezo element area.
  • Each of the 3rd piezo element region and the 4th piezo element region has a plurality of piezo element elements, and the number of the plurality of piezo element elements of each of the 1st piezo element region and the 4th piezo element region is the 2nd piezo element region.
  • the number of the plurality of piezoelectric element elements in each of the element region and the third piezoelectric element region may be different. This allows a plurality of piezo element elements included in each piezo element area to be laid out within the maximum deflection area.
  • the plurality of piezo element elements in each of the third piezo element region and the fourth piezo element region may be connected in a meandering shape. As a result, a plurality of piezo element elements can be laid out within the maximum deflection area while maintaining the strain resistance characteristic of each piezo element area.
  • the first piezoelectric element region In the pressure sensor, the first piezoelectric element region, the second piezoelectric element region, the
  • the length in the longitudinal direction in each of the 3rd and 4th piezo element regions is preferably about 1/5 or less of the length of one side of the diaphragm, and 1/6 or more and 1/5 or less. More preferably. As a result, it becomes possible to lay out each piezo element region within the maximum bending region while maintaining the strain resistance characteristic of each piezo element region.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a pressure sensor according to this embodiment.
  • FIG. 2 ( 3 ) and ( ⁇ ) are plan views illustrating the configuration of the piezoelectric element region.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a pressure sensor according to the present embodiment.
  • FIG. 4] (a) and (13) are diagrams showing the stress distribution of the diaphragm.
  • FIG. 5] (a) and (13) are diagrams showing the stress distribution of the diaphragm.
  • FIG. 6 ( 3 ) and ( ⁇ ) are diagrams showing the non-linearity of the output value of the pressure sensor to which the present embodiment is not applied, using a substantially rectangular diaphragm.
  • FIG. 7 ( 3 ) and ( ⁇ ) are diagrams showing the nonlinearity of the output value of the pressure sensor to which the present embodiment is applied, using a substantially rectangular diaphragm.
  • FIG. 9 ( 3 ) and ( ⁇ ) are diagrams showing non-linearity of the output value of the pressure sensor to which the present embodiment is applied, using a circular diaphragm.
  • FIG. 10] (3) and ( ⁇ ) are diagrams showing the nonlinearity of the output value of the pressure sensor to which another example of the present embodiment is applied, using a circular diaphragm.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a pressure sensor according to this embodiment.
  • 2A and 2B are plan views illustrating the configuration of the piezoelectric element region.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the pressure sensor according to the present embodiment.
  • the pressure sensor 1 according to the present embodiment includes a diaphragm 3 formed on a silicon substrate 2 and a plurality of piezoelectric element regions A to A whose resistance value changes according to the strain of the diaphragm 3. With D and.
  • the silicon substrate 2 for example, an SO (Sii IIcon on Insulator) substrate is used.
  • the SOI substrate has a structure in which a first silicon substrate and a second silicon substrate are laminated with an oxide layer (for example, S i O 2 ) interposed therebetween.
  • an oxide layer for example, S i O 2
  • the diaphragm 3 is formed by the oxide layer on the cavity and the first silicon substrate. It is formed.
  • the diaphragm 3 is formed in a substantially quadrangular shape having four sides in a plan view.
  • the substantially quadrangle includes a shape in which the corner of the quadrangle is slightly rounded, and a shape in which the corner of the quadrangle is chamfered obliquely.
  • piezo element regions A to D are provided, which are a first piezo element region A, a second piezo element region B, a third piezo element region C, and a fourth piezo element region D.
  • the piezo element regions A to D refer to circumscribed rectangular regions formed by a plurality of piezo element elements P 1 and P 2 described later.
  • the first piezo element region A and the second piezo element region B are connected in series via the first output terminal 1 1.
  • the third piezo element region C and the fourth piezo element region D are connected in series via the second output terminal 12. Further, the first piezo element region A and the third piezo element region C are connected via the input terminal 21.
  • the second piezo element region B and the fourth piezo element region D are connected via the ground terminal 22.
  • the first piezo element region A, the second piezo element region B, the third piezo element region C, and the fourth piezo element region D as described above constitute the full-bridge circuit shown in FIG. That is, the characteristics of the first piezo element region A and the characteristics of the fourth piezo element region D are equal, and the characteristics of the second piezo element region B and the third piezo element region C are ⁇ 0 2020/175 408 7 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • the characteristics of the first piezo element region 8 and the characteristics of the second piezo element region M are different.
  • the diaphragm 3 has a substantially quadrangular shape in plan view
  • the first piezo element region 8 and the fourth piezo element region 0 are respectively formed on two opposite sides of the diaphragm 3.
  • the second piezo element region and the third piezo element region ⁇ are arranged in substantially the central portion, and are respectively arranged in the substantially central portions of the other two sides of the diaphragm 3 facing each other.
  • the first output terminal 11, the second output terminal 12, the input terminal 21 and the ground terminal 22 are all formed in a region of the silicon substrate 2 outside the diaphragm 3.
  • Each of the first output terminal 11, the second output terminal 12, the input terminal 21 and the ground terminal 22 is provided with a connection wiring 31 so that each piezoelectric element region ⁇ 0 can be connected via this connection wiring 31. Conductive connection.
  • the resistance value of each of the first piezo element region 8, the second piezo element region, the third piezo element region ⁇ 3, and the fourth piezo element region 0 changes according to the strain, and four piezo elements
  • the midpoint potential of the pledget circuit formed by regions 8 to 0 changes.
  • the displacement when the pressure is applied to the diaphragm 3 acts on the pair of the first piezo element region and the fourth piezo element region mouth in the compression direction to reduce the resistance value, and
  • the pair of second piezo element region and the third piezo element region ⁇ that act in this way act in the pulling direction to increase the resistance value.
  • the first piezo element region 8, the second piezo element region, the third piezo element region ⁇ , and the fourth piezo element region 0 are changed by the forces in the compression direction and the tensile direction acting on them.
  • the first piezo element region 8, the second piezo element region, the third piezo element region ⁇ and the fourth piezo element region ⁇ 0 2020/175408 8 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • the maximum deflection region 3 of the diaphragm 3 refers to a region in which the maximum stress value applied to the diaphragm 3 is 80% or more when the diaphragm 3 is bent by receiving a predetermined pressure force.
  • a stress of 80% or more of the maximum stress value when the diaphragm 3 is distorted is applied to the maximum bending region 3 of the diaphragm 3. Since the piezoelectric element regions 8 to 0 are arranged in the maximum deflection region 3, the stress applied to each of the piezoelectric element regions 8 to 0 must be applied globally and intensively. become. This suppresses the high-order nonlinear components contained in the output of the pressure sensor 1 and maximizes the output voltage of the bridge circuit without changing the overall configuration (size and thickness of the diaphragm 3). it can.
  • FIG. 2 ( 3 ) illustrates the configuration of the fourth piezoelectric element region 0. Since the first piezo element region 8 has a symmetrical shape with the fourth piezo element region port, the description will be given here based on the fourth piezo element region port.
  • the fourth piezo element region 0 has a plurality of piezo element elements 1.
  • three piezo element elements 1 are connected in a meandering shape.
  • One piezo element 1 has a rectangular shape in plan view, and the bending direction of the diaphragm 3 (direction orthogonal to the side of the diaphragm 3) is 0 in the lateral direction, and the direction perpendicular to the bending direction is long. It is the direction.
  • the piezo element element 1 in the fourth piezo element region 0 receives compressive stress due to the strain of the diaphragm 3 and acts to reduce the resistance value. All three piezo element elements 1 are arranged in the maximum deflection area 3. ⁇ 0 2020/175 408 9 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • Fig. 2(b) illustrates the configuration of the second piezo element region. Since the third piezo element region O has a symmetrical shape with the second piezo element region, the description will be given based on the second piezo element region.
  • the second piezo element region head has a plurality of piezo element elements 2.
  • five piezo element elements 2 are connected in a meandering shape.
  • One piezo element element 2 has a rectangular shape in plan view, and the bending direction 0 0 of the diaphragm 3 is the longitudinal direction, and the direction orthogonal to the bending direction port 0 is the longitudinal direction.
  • the piezoelectric element 2 in the second piezoelectric element region receives tensile stress due to the strain of the diaphragm 3 and acts to increase the resistance value.
  • the five piezo element elements 2 are all arranged in the maximum deflection area 3.
  • 3/13 and ⁇ / are set to about 2 or more and 10 or less, preferably about 6. Furthermore, 3 and ⁇ are the length of one side of the diaphragm 3,
  • the piezo element region in which the piezo element elements are arranged (the first piezo element region 8 to the fourth piezo element region port) is indispensable for measuring the deformation in which the diaphragm 3 flexes in response to pressure, but the piezo element region If is excessively large, the piezoelectric element region has a large influence on the degree of deformation of the diaphragm 3, and there is concern that it may affect the measurement results such as a decrease in sensitivity.
  • the piezo element region (the first piezo element region 8 to the fourth piezo element region opening) to about 1/5 or less of the length of one side of the diaphragm 3, ⁇ 0 2020/175 408 10 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • the fourth piezo element region 0 first piezo element region 8 and the second piezo element region pit (third piezo element region ⁇ ) are similar regions
  • the fourth piezo element region The longitudinal direction of the mouth (first piezo element region 8) and the longitudinal direction of the second piezo element region (third piezo element region (3) differ from each other by 90 degrees.
  • the fourth piezo element The longitudinal direction of the piezo element element 1 at the element area port (first piezo element area 8) and the longitudinal direction of the piezo element element 2 at the second piezo element area (third piezo element area ⁇ ) coincide with each other. ing.
  • a plurality of piezo element elements 1 and 2 having the same longitudinal direction are arranged in the piezo element regions 8 and 0 and the piezo element regions having different directions by 90 degrees so that the total areas become equal. Because of the arrangement, the number of piezo element elements 1 in the fourth piezo element area 0 (first piezo element area 8) is equal to the number of piezo element elements 2 in the second piezo element area (third piezo element area ⁇ ). Different. As a result, it becomes possible to lay out a plurality of piezoelectric element elements 1 and 2 included in each piezoelectric element region to 0 within the maximum deflection area 3.
  • the shape of 1 is different from the shape of the piezoelectric element 2 in the second piezoelectric element region (third piezoelectric element region ⁇ ). This allows a plurality of piezo element elements 1 and 2 to be laid out within the maximum flexure area 3 while maintaining the strain resistance characteristics of the piezo element areas 8 to 0.
  • Figures 4(a) to 5(13) show the stress distribution of the diaphragm.
  • Fig. 4 (3) and Fig. 5 (a) show the stress distribution of diaphragm 3 in plan view
  • Fig. 4 (10) shows the stress distribution along line 8 _ 8 of Fig. 4 (a).
  • Fig. 5 (! ⁇ ) the stress distribution along the line _ _ _ _ in Fig. 5 (3) is shown. ⁇ 0 2020/175408 1 1 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • the stress distribution in the central part of the substantially quadrangular diaphragm 3 is highest near the sides, and there is also a high region in the central part.
  • the stress distribution at the positions along the sides of the substantially square diaphragm 3 is highest in the central part and lower toward the corners.
  • each piezo element region 8 to 0 is within the maximum bending region 3 which is 80% or more of the maximum stress value of the diaphragm 3. Is located in.
  • the maximum stress is 451 1/13, so the region of 3 61 /1/3 or more, which is 80% or more, is the maximum bending region 3.
  • the maximum bending region 3 has a length in the longitudinal direction of about 1 190 1 and a length in the lateral direction of about 10 1.
  • a plurality of piezoelectric element elements 1 and 2 are arranged in the maximum deflection region 3 of this size.
  • the stress distribution of diaphragm 3 has a non-linear distribution in which the center of each side has a higher stress than the side edges.
  • the resistance change in the upper and lower piezo element regions and the resistance change in the left and right piezo element regions show different characteristics unless the positional relationship and direction of each side of the diaphragm 3 are symmetric. As a result, a complex higher-order component is generated in the pressure nonlinearity.
  • the first to fourth piezoelectric element regions 8 to 4 are arranged in the maximum bending region 3 of the diaphragm 3.
  • the upper and lower piezoresistive elements and the left and right piezoresistive elements are optimized for their stress distributions, so that the resistance change effect is canceled and the linearity characteristic of the pressure characteristic is cancelled. It is possible to suppress higher order components of.
  • each piezoelectric element region 8 to 8 is optimally arranged in the maximum bending region 3 where the stress distribution change is concentrated, it is also effective in maximizing the output voltage of the sensor bridge circuit.
  • Figs. 6(a) and 6() show that a substantially rectangular diaphragm is used, and ⁇ 0 2020/175408 12 12 (:171?2020/007236
  • Fig. 6 (3) shows the arrangement of the piezoelectric element regions 8 to ⁇ on the substantially rectangular diaphragm 3
  • Fig. 6 (b) shows the nonlinearity of the pressure error (deviation from the first-order approximation, second-order approximation). Deviation from) is indicated.
  • a part of each piezoelectric element region to ⁇ is arranged at a position outside the maximum bending region 3.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing the non-linearity of the output value of the pressure sensor to which the present embodiment is applied, using a substantially rectangular diaphragm.
  • Fig. 7 (a) shows the arrangement of the piezoelectric element regions 8 to 0 with respect to the substantially rectangular diaphragm 3
  • Fig. 7 (b) shows the nonlinearity of the pressure error (deviation from the first-order approximation, second-order approximation). Deviation from similarities) is shown.
  • each piezoelectric element region to 0 is arranged in the maximum bending region 3.
  • the deviation from the quadratic approximation becomes very small. (About 1 63).
  • the deviation from the first-order approximation is quadratic. This is because high-order error components can be reduced. By reducing the high-order error components in this way, the correction accuracy of the correction circuit is improved, and the measurement accuracy can be increased. From the viewpoint of the correction accuracy of the correction circuit, it is best that the pressure error be smaller when the first-order approximation is used as the reference, and the second preferable thing is that it is smaller when the second-order approximation is used as the reference.
  • the correction circuit may be configured according to the approximation that can minimize the measurement error. ⁇ 0 2020/175408 13 13 (:171?2020/007236
  • Figures 8(a) and (13) show the stress distribution of a circular diaphragm.
  • Fig. 8(a) shows the stress distribution of diaphragm 3 in plan view
  • Fig. 8( ⁇ ) shows the stress distribution at line ⁇ 3-0 of (3).
  • the stress distribution along the line passing through the center of the circular diaphragm 3 is highest at the boundary (end) of the diaphragm 3, There is also a high area in the center.
  • the circular diaphragm 3 has a similar stress distribution on any line passing through the center.
  • the region where the maximum stress value is 80% or more includes the region along the boundary of the diaphragm 3 and a part of the central region of the diaphragm 3.
  • the maximum bending region 3 is a region of 80% or more of the maximum stress value and includes the maximum stress value. Therefore, the maximum deflection area 3 of the circular diaphragm 3 is a donut-shaped area along the boundary of the diaphragm 3.
  • the boundary of the diaphragm 3 is in the area of 2 8 8 1 ⁇ /1 3 or more, which is 80% or more.
  • the doughnut-shaped region along this is the maximum deflection region 3.
  • the maximum deflection region 3 width (radial length) is about 17.2.
  • a plurality of piezoelectric element elements 1 and 2 are arranged in the maximum deflection region 3 of this size.
  • FIGS. 9( 3 ) and 9() are diagrams showing the non-linearity of the output value of the pressure sensor to which this embodiment is applied, using a circular diaphragm.
  • Fig. 9(a) shows the arrangement of the piezoelectric element regions 8 to 0 with respect to the circular diaphragm 3
  • Fig. 9( ⁇ ) shows the nonlinearity of the pressure error (deviation from first-order approximation, second-order approximation). Deviation from) is indicated.
  • each piezoelectric element region 8 to 0 is arranged in the maximum deflection region 3.
  • the piezoelectric element regions 0 to 0 are arranged in the maximum deflection region 3.
  • the shapes of the piezoelectric element regions 8 to 8 are the same as the shapes of the piezoelectric element regions 8 to 0 arranged on the substantially rectangular diaphragm 3 shown in FIG. 7(a). ⁇ 0 2020/175 408 14 ⁇ (: 171? 2020 /007236
  • Figs. 10 (3) and ( ⁇ ) are diagrams showing the non-linearity of the output value of the pressure sensor to which another example of the present embodiment is applied using a circular diaphragm.
  • Fig. 10 (a) shows the arrangement of each piezoelectric element region 8 to ⁇ on the circular diaphragm 3, and
  • Fig. 10 ( ⁇ ) shows the nonlinearity of the pressure error (deviation from the first-order approximation, The deviation from the next approximation) is shown.
  • each piezo element region 8 to 0 is arranged in the maximum deflection region 3, and each piezo element region 8 to 0 is arranged along the circumference of the circular diaphragm 3. It is a type area.
  • the deviation from the quadratic approximation is very small (about 53).
  • the deviation from the first-order approximation is a quadratic curve, it can be easily corrected by the correction circuit, and the measurement accuracy can be improved.
  • the deviation from the first-order approximation is smaller than that of the pressure sensor shown in Fig. 9. It can be seen that the pressure sensor shown in Fig. 10 is more optimized than the pressure sensor shown in Fig. 9.
  • the pressure sensor 1 using the diaphragm 3 and the piezo element can obtain high accuracy and high output.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • the diaphragm 3 having a substantially quadrangular shape has been described in the above example, a polygon other than the substantially quadrangular shape may be used.

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Abstract

高精度で、高出力を得ることができる本発明の一態様に係る圧力センサは、シリコン基板に形成されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの歪みに応じて抵抗値が変化する複数のピエゾ素子領域とを有する。この圧力センサにおいて、複数のピエゾ素子領域は、第１ピエゾ素子領域、第２ピエゾ素子領域、第３ピエゾ素子領域および第４ピエゾ素子領域を有する。ダイヤフラムは、所定の圧力を受けて撓んだ際の最大応力値の８０％以上となる最大撓み領域を有する。第１ピエゾ素子領域、第２ピエゾ素子領域、第３ピエゾ素子領域および第４ピエゾ素子領域は、ダイヤフラムの最大撓み領域内に配置される。

Description

明 細 書
発明の名称 ： 圧カセンサ
技術分野
[0001 ] 本発明は、 圧カセンサに関し、 より詳しくは、 ダイヤフラムの歪みに応じ て抵抗値が変化する複数のピエゾ素子を有する圧カセンサに関するものであ る。
背景技術
[0002] 従来、 M E M S (M i cro E lect ro Mechan i ca l System) 技術などを用いてダ イヤフラムを形成し、 歪みに応じて抵抗値が変化するピエゾ素子をダイヤフ ラムに設けた圧カセンサが知られている。
[0003] 特許文献 1 には、 圧力の検出感度を向上させた半導体圧カセンサが開示さ れる。 この半導体圧カセンサでは、 ピエゾ抵抗素子の形状として、 ダイヤフ ラムの変形時に大きな応力の発生する領域にピエゾ抵抗素子の多くの部分が 配置されるようにしている。
[0004] 特許文献 2には、 優れた検出精度を有する物理量センサーが開示される。
この物理量センサーでは、 応力が多く加わるダイヤフラムの外縁部にピエゾ 抵抗部を配置することによってピエゾ抵抗素子の抵抗値変化をより大きくす ることができ、 その結果ブリツジ回路の出力変化を大きくできるようになっ ている。
[0005] 特許文献 3には、 ダイヤフラムと感応抵抗素子との相対位置ずれによる影 響が小さい半導体圧カセンサが開示される。 この半導体圧カセンサでは、 ピ エゾ抵抗素子の熱変動に起因する通電変動を抑制するために、 各ピエゾ抵抗 部のピエゾ抵抗素子群配置領域の面積をすべて同じで、 かつ領域の外形形状 を同形状にしている。
先行技術文献
特許文献
[0006] 特許文献 1 :特開 2 0 0 0 _ 2 1 4 0 2 7号公報 \¥0 2020/175408 2 卩（：171? 2020 /007236
特許文献 2 :特開 2 0 1 5 - 1 7 9 0 0 0号公報
特許文献 3 :特開 2 0 1 2— 0 0 2 6 4 6号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
[0007] ダイヤフラムおよびピエゾ素子を用いた圧カセンサでは、 4つのピエゾ素 子によってプリツジ回路を構成し、 ダイヤフラムの歪に応じて変化する抵抗 値に基づき出力 （圧力） を計測している。 このため、 ダイヤフラムの撓みに よる応力の分布と、 4つのピエゾ素子のレイアウトとの関係が、 ブリツジ回 路の出力値のばらつきや、 圧カセンサの出力に含まれる高次の非線形成分の 発生に大きな影響を及ぼす。
[0008] 本発明は、 ダイヤフラムおよびピエゾ素子を用いた圧カセンサにおいて、 高精度で、 高出力を得ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記課題を解決するため、 本発明の一態様は、 シリコン基板に形成された ダイヤフラムと、 ダイヤフラムの歪みに応じて抵抗値が変化する複数のピエ ゾ素子領域とを有する圧カセンサである。 この圧カセンサにおいて、 複数の ピエゾ素子領域は、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第 3ピエゾ 素子領域および第 4ピエゾ素子領域を有する。 第 1 ピエゾ素子領域と第 2ピ エゾ素子領域とは第 1出力端子を介して直列接続される。 第 3ピエゾ素子領 域と第 4ピエゾ素子領域とは第 2出力端子を介して直列接続される。 第 1 ピ エゾ素子領域と第 3ピエゾ素子領域とは入力端子を介して接続される。 第 2 ピエゾ素子領域と第 4ピエゾ素子領域とは接地端子を介して接続される。 そ して、 第 1 ピエゾ素子領域から第 4ピエゾ素子領域によってフルブリツジ回 路が構成される。 ダイヤフラムが歪んだときに、 第 2ピエゾ素子領域および 第 3ピエゾ素子領域のそれぞれの抵抗値は大きくなり、 第 1 ピエゾ素子領域 および第 4ピエゾ素子領域の抵抗値は小さくなるように形成される。 ダイヤ フラムは、 所定の圧力を受けて撓んだ際の最大応力値の 8 0 %以上となる最 大撓み領域を有する。 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第 3ピエ \¥0 2020/175408 3 卩（：171? 2020 /007236
ゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域は、 ダイヤフラムの最大撓み領域内に 配置される。
[0010] このような構成によれば、 複数のピエゾ素子領域のそれぞれがダイヤフラ ムの最大撓み領域内に配置されるため、 ダイヤフラムの歪による応力を各ピ エゾ素子領域で十分かつ均等に受けることができる。 これにより、 圧カセン サの出力に含まれる高次の非線形成分が抑制され、 全体構成 （ダイヤフラム サイズや厚さなど） を変えることなく、 ブリッジ回路の出力電圧を最大化さ せることができる。
[001 1 ] 上記圧カセンサにおいて、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第
3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれにおける長手方向の 長さは、 短手方向の長さの 2倍以上 1 0倍以下程度であることが好ましい。 これにより、 各ピエゾ素子領域の歪抵抗特性を維持しつつ、 各ピエゾ素子領 域を最大撓み領域内にレイアウトできるようになる。
[0012] 上記圧カセンサにおいて、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第
3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれは、 複数のピエゾ素 子要素を有し、 ダイヤフラムの平面視において、 第 1 ピエゾ素子領域と第 4 ピエゾ素子領域とが対向して配置され、 第 2ピエゾ素子領域と第 3ピエゾ素 子領域とが対向して配置され、 第 1 ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領 域は、 ダイヤフラムが撓む方向と直交する方向にピエゾ素子要素の長手方向 が配置され、 第 2ピエゾ素子領域および第 3ピエゾ素子領域は、 ダイヤフラ ムが撓む方向と同じ方向にピエゾ素子要素の長手方向が配置されていてもよ い。 これにより、 各ピエゾ素子領域の歪抵抗特性を維持しつつ、 複数のピエ ゾ素子要素を最大撓み領域内にレイアウトできるようになる。
[0013] 上記圧カセンサにおいて、 ダイヤフラムの平面視は 4辺を有する略四角形 に構成され、 ダイヤフラムの平面視において、 第 1 ピエゾ素子領域と第 4ピ エゾ素子領域とがダイヤフラムの対向する 2辺のそれぞれの略中央部に配置 され、 第 2ピエゾ素子領域と第 3ピエゾ素子領域とがダイヤフラムの対向す る他の 2辺のそれぞれの略中央部に配置されていてもよい。 これにより、 各 \¥0 2020/175408 4 卩（：171? 2020 /007236
ピエゾ素子領域の歪抵抗特性を維持しつつ、 各ピエゾ素子領域を最大撓み領 域内にレイアウトできるようになる。
[0014] 上記圧カセンサにおいて、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第
3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれは、 複数のピエゾ素 子要素を有し、 第 1 ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれの ピエゾ素子要素の形状は、 第 2ピエゾ素子領域および第 3ピエゾ素子領域の それぞれのピエゾ素子要素の形状と相違してもよい。 これにより、 各ピエゾ 素子領域の歪抵抗特性を維持しつつ、 複数のピエゾ素子要素を最大撓み領域 内にレイアウトできるようになる。
[0015] 上記圧カセンサにおいて、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第
3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれは、 複数のピエゾ素 子要素を有し、 第 1 ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれの 複数のピエゾ素子要素の数は、 第 2ピエゾ素子領域および前記第 3ピエゾ素 子領域のそれぞれの複数のピエゾ素子要素の数と異なっていてもよい。 これ により、 各ピエゾ素子領域に含まれる複数のピエゾ素子要素を最大撓み領域 内にレイアウトできるようになる。
[0016] 上記圧カセンサにおいて、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第
3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれの複数のピエゾ素子 要素はミアンダ形状に接続されていてもよい。 これにより、 各ピエゾ素子領 域の歪抵抗特性を維持しつつ、 複数のピエゾ素子要素を最大撓み領域内にレ イアウトできるようになる。
[0017] 上記圧カセンサにおいて、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素子領域、 第
3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域のそれぞれにおける長手方向の 長さは、 ダイヤフラムの 1つの辺の長さの 1 / 5以下程度であることが好ま しく、 1 / 6以上 1 / 5以下であることがより好ましい。 これにより、 各ピ エゾ素子領域の歪抵抗特性を維持しつつ、 各ピエゾ素子領域を最大撓み領域 内にレイアウトできるようになる。
発明の効果 \¥0 2020/175408 5 卩（：171? 2020 /007236
[0018] 本発明によれば、 ダイヤフラムおよびピエゾ素子を用いた圧カセンサにお いて、 高精度で、 高出力を得ることが可能になる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1 ]本実施形態に係る圧カセンサを例示する平面図である。
[図 2] （3） および （匕） は、 ピエゾ素子領域の構成を例示する平面図である
[図 3]本実施形態に係る圧カセンサの回路構成図である。
[図 4] （a） および （13） は、 ダイヤフラムの応力分布を示す図である。
[図 5] （a） および （13） は、 ダイヤフラムの応力分布を示す図である。
[図 6] （3） および （匕） は、 略四角形のダイヤフラムを用い、 本実施形態を 適用していない圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。
[図 7] （3） および （匕） は、 略四角形のダイヤフラムを用い、 本実施形態を 適用した圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。
[図 8] （a） および （13） は、 円形のダイヤフラムの応力分布を示す図である
[図 9] （3） および （匕） は、 円形のダイヤフラムを用い、 本実施形態を適用 した圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。
[図 10] （3） および （匕） は、 円形のダイヤフラムを用い、 本実施形態の他 の例を適用した圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、 本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 なお、 以下の説明で は、 同一の部材には同一の符号を付し、 一度説明した部材については適宜そ の説明を省略する。
[0021 ] （圧カセンサの構成）
図 1は、 本実施形態に係る圧カセンサを例示する平面図である。 図 2 （a） および （匕） は、 ピエゾ素子領域の構成を例示する平面図であ る。
図 3は、 本実施形態に係る圧カセンサの回路構成図である。 [0022] 図 1 に示すように、 本実施形態に係る圧カセンサ 1は、 シリコン基板 2に 形成されたダイヤフラム 3と、 ダイヤフラム 3の歪みに応じて抵抗値が変化 する複数のピエゾ素子領域 A〜 Dとを有する。
[0023] シリコン基板 2としては、 例えば S O 丨 （S i I i con on Insu lator） 基板が 用いられる。 S O I基板は、 第 1シリコン基板と第 2シリコン基板とを、 酸 化層 （例えば S i 〇2） を挟んで積層した構成を有する。 例えば第 1シリコン 基板を上側、 第 2シリコン基板を下側とした場合、 第 2シリコン基板にキヤ ビティ （凹部） が形成されており、 キヤビティ上の酸化層および第 1シリコ ン基板によりダイヤフラム 3が形成される。 図 1では、 ダイヤフ
ラム 3の領域を破線で示している。
[0024] ダイヤフラム 3の平面視は 4辺を有する略四角形に構成される。 略四角形 には、 四角形の隅部が僅かに丸みを帯びている形状や、 四角形の隅部が斜め に面取りされている形状が含まれる。
[0025] 本実施形態では、 複数のピエゾ素子領域 A〜 Dとして、 第 1 ピエゾ素子領 域 A、 第 2ピエゾ素子領域 B、 第 3ピエゾ素子領域 Cおよび第 4ピエゾ素子 領域 Dの 4つが設けられる。 ここで、 ピエゾ素子領域 A〜 Dとは、 後述する 複数のピエゾ素子要素 P 1、 P 2によって構成される外接矩形領域のことを いう。
[0026] 第 1 ピエゾ素子領域 Aと第 2ピエゾ素子領域 Bとは、 第 1出力端子 1 1 を 介して直列接続される。 第 3ピエゾ素子領域 Cと第 4ピエゾ素子領域 Dとは 、 第 2出力端子 1 2を介して直列接続される。 また、 第 1 ピエゾ素子領域 A と第 3ピエゾ素子領域 Cとは、 入力端子 2 1 を介して接続される。 第 2ピエ ゾ素子領域 Bと第 4ピエゾ素子領域 Dとは、 接地端子 2 2を介して接続され る。
[0027] このような第 1 ピエゾ素子領域 A、 第 2ピエゾ素子領域 B、 第 3ピエゾ素子 領域 Cおよび第 4ピエゾ素子領域 Dによって図 3に示すフルプリッジ回路が 構成される。 すなわち、 第 1 ピエゾ素子領域 Aの特性と第 4ピエゾ素子領域 Dの特性とは等しく、 第 2ピエゾ素子領域 Bの特性と第 3ピエゾ素子領域 C \¥0 2020/175408 7 卩（：171? 2020 /007236
の特性とは等しく、 第 1 ピエゾ素子領域八の特性と第 2ピエゾ素子領域巳の 特性とは異なっている。
[0028] そして、 ダイヤフラム 3の平面視形状が略四角形の場合、 ダイヤフラム 3 の平面視において、 第 1 ピエゾ素子領域八と第 4ピエゾ素子領域 0とがダイ ヤフラム 3の対向する 2辺のそれぞれの略中央部に配置され、 第 2ピエゾ素 子領域巳と第 3ピエゾ素子領域〇とがダイヤフラム 3の対向する他の 2辺の それぞれの略中央部に配置される。
[0029] 第 1出力端子 1 1、 第 2出力端子 1 2、 入力端子 2 1および接地端子 2 2 は、 いずれもシリコン基板 2のダイヤフラム 3の外側の領域に形成される。 第 1出力端子 1 1、 第 2出力端子 1 2、 入力端子 2 1および接地端子 2 2の それぞれには接続配線 3 1が設けられ、 この接続配線 3 1 を介して各ピエゾ 素子領域 〜 0が導通接続される。
[0030] このダイヤフラム 3に圧力が印加され、 ダイヤフラム 3が歪む （変位する
） と、 その歪みに応じて第 1 ピエゾ素子領域八、 第 2ピエゾ素子領域巳、 第 3ピエゾ素子領域＜3および第 4ピエゾ素子領域 0のそれそれの抵抗値が変化 し、 4つのピエゾ素子領域八〜〇によって形成されたプリツジ回路の中点電 位が変化する。
[0031 ] ダイヤフラム 3に圧力が付与されたときの変位は、 一対の第 1 ピエゾ素子 領域 および第 4ピエゾ素子領域口に対しては圧縮方向に作用して抵抗値が 小さくなるように働き、 対向する一対の第 2ピエゾ素子領域巳および第 3ピ エゾ素子領域〇に対しては引っ張り方向に作用して抵抗値が大きくなるよう に働く。
[0032] このように、 第 1 ピエゾ素子領域八、 第 2ピエゾ素子領域巳、 第 3ピエゾ 素子領域〇および第 4ピエゾ素子領域 0のそれそれに作用する圧縮方向およ び引っ張り方向の力によって変化する抵抗値により変位する中点電位が、 圧 カセンサ 1のセンサ出力となる。
[0033] このような本実施形態に係る圧カセンサ 1 において、 第 1 ピエゾ素子領域 八、 第 2ピエゾ素子領域巳、 第 3ピエゾ素子領域〇および第 4ピエゾ素子領 \¥0 2020/175408 8 卩（：171? 2020 /007236
域口のそれぞれは、 ダイヤフラム 3の最大撓み領域 3内に配置されている。 ここで、 ダイヤフラム 3の最大撓み領域 3とは、 ダイヤフラム 3が所定の圧 力を受けて撓んだ際、 ダイヤフラム 3に加わる最大応力値の 8 0 %以上とな る領域のことをいう。
[0034] 第 1 ピエゾ素子領域八、 第 2ピエゾ素子領域巳、 第 3ピエゾ素子領域〇お よび第 4ピエゾ素子領域 0のそれそれがダイヤフラム 3の最大撓み領域 3内 に配置されることで、 ダイヤフラム 3の歪による応力を各ピエゾ素子領域八 ~口で十分かつ均等に受けることができる。
[0035] すなわち、 ダイヤフラム 3の最大撓み領域 3にはダイヤフラム 3が歪んだ 際の最大応力値の 8 0 %以上の応力が加わる。 この最大撓み領域 3内に各ピ エゾ素子領域八 ~ 0が配置されていることで、 各ピエゾ素子領域八 ~ 0のそ れそれに印加される応力は、 全体的かつ集中的に印加されることになる。 こ れにより、 圧カセンサ 1の出力に含まれる高次の非線形成分が抑制され、 全 体構成 （ダイヤフラム 3のサイズや厚さなど） を変えることなく、 ブリッジ 回路の出力電圧を最大化させることができる。
[0036] （ピエゾ素子領域の構成）
次に、 ピエゾ素子領域の構成について説明する。
図 2 （3） には、 第 4ピエゾ素子領域 0の構成が例示される。 なお、 第 1 ピエゾ素子領域八は、 第 4ピエゾ素子領域口と対称な形状であるため、 ここ では第 4ピエゾ素子領域口に基づき説明を行う。
[0037] 第 4ピエゾ素子領域 0は、 複数のピエゾ素子要素 1 を有する。 本実施形 態では、 3つのピエゾ素子要素 1がミアンダ形状に接続されている。 1つ のピエゾ素子要素 1は平面視で長方形になっており、 ダイヤフラム 3の撓 み方向 （ダイヤフラム 3の辺と直交する方向） 口 0が短手方向、 撓み方向口 口と直交する方向が長手方向となっている。 これにより、 第 4ピエゾ素子領 域 0のピエゾ素子要素 1では、 ダイヤフラム 3の歪みによって圧縮応力を 受け、 抵抗値が小さくなるように働く。 3つのピエゾ素子要素 1は、 全て 最大撓み領域 3内に配置される。 \¥0 2020/175408 9 卩（：171? 2020 /007236
[0038] 図 2 （b） には、 第 2ピエゾ素子領域巳の構成が例示される。 なお、 第 3 ピエゾ素子領域〇は、 第 2ピエゾ素子領域巳と対称な形状であるため、 ここ では第 2ピエゾ素子領域巳に基づき説明を行う。
[0039] 第 2ピエゾ素子領域巳は、 複数のピエゾ素子要素 2を有する。 本実施形 態では、 5つのピエゾ素子要素 2がミアンダ形状に接続されている。 1つ のピエゾ素子要素 2は平面視で長方形になっており、 ダイヤフラム 3の撓 み方向 0 0が長手方向、 撓み方向口 0と直交する方向が長手方向となってい る。 これにより、 第 2ピエゾ素子領域巳のピエゾ素子要素 2では、 ダイヤ フラム 3の歪みによって引っ張り応力を受け、 抵抗値が大きくなるように働 く。 5つのピエゾ素子要素 2は、 全て最大撓み領域 3内に配置される。
[0040] ここで、 一対の第 1 ピエゾ素子領域八および第 4ピエゾ素子領域 0の出力 と、 一対の第 2ピエゾ素子領域巳および第 3ピエゾ素子領域〇の出力との相 似性を高めるため、 これらの領域 （外接矩形領域） は相似的になっているこ とが好ましい。 すなわち、 第 4ピエゾ素子領域 0 （第 1 ピエゾ素子領域八） の長手方向の長さを 3、 短手方向の長さを 13、 第 2ピエゾ素子領域巳 （第 3 ピエゾ素子領域〇 の長手方向の長さを〇、 短手方向の長さを ¢1とした場合 、 8 =〇および 13 = を同時に満たす。 つまり、
Figure imgf000011_0001
ほ ぼ同じである。
[0041 ] また、 3 / 13および〇/ は、 2以上 1 0以下程度、 好ましくは 6程度に 設定するとよい。 さらに、 3および〇は、 ダイヤフラム 3の一辺の長さの、
〇超 1 / 5以下程度であることが好ましく、 1 / 6以上 1 / 5以下であるこ とより好ましい。 ピエゾ素子要素が配置されるピエゾ素子領域 （第 1 ピエゾ 素子領域八から第 4ピエゾ素子領域口） は、 ダイヤフラム 3が圧力に応じて 撓む変形を測定するために必須であるが、 ピエゾ素子領域が過度に大きくな ると、 ピエゾ素子領域がダイヤフラム 3の変形の程度に与える影響が大きく なり、 感度の低下など測定結果に影響を与えることが懸念される。 そこで、 上記のようにピエゾ素子領域 （第 1 ピエゾ素子領域八から第 4ピエゾ素子領 域口） がダイヤフラム 3の一辺の長さの 1 / 5以下程度とすることにより、 \¥0 2020/175408 10 卩（：171? 2020 /007236
ピエゾ素子領域がダイヤフラム 3の変形 （撓み） に与える影響が適切に抑制 される。 それゆえ、 各ピエゾ素子領域 〜〇の歪抵抗特性を維持しつつ、 各 ピエゾ素子領域八〜〇を最大撓み領域 3内にレイアウトでき、 圧カセンサ 1 の感度を向上させることができる。 、
[0042] また、 第 4ピエゾ素子領域 0 （第 1 ピエゾ素子領域八） と第 2ピエゾ素子 領域巳 （第 3ピエゾ素子領域〇） とは相似的な領域ではあるものの、 第 4ピ エゾ素子領域口 （第 1 ピエゾ素子領域八） の長手方向と、 第 2ピエゾ素子領 域巳 （第 3ピエゾ素子領域（3） の長手方向とは、 互いに 9 0度相違している 。 一方、 第 4ピエゾ素子領域口 （第 1 ピエゾ素子領域八） のピエゾ素子要素 1の長手方向と、 第 2ピエゾ素子領域巳 （第 3ピエゾ素子領域〇） のピエ ゾ素子要素 2の長手方向とは、 互いに一致している。
[0043] このように、 9 0度向きが異なるピエゾ素子領域八， 0および巳， 〇に、 長手方向が同じ向きとなる複数のピエゾ素子要素 1、 2を、 総面積が等 しくなるように配置するため、 第 4ピエゾ素子領域 0 （第 1 ピエゾ素子領域 八） のピエゾ素子要素 1の数は、 第 2ピエゾ素子領域巳 （第 3ピエゾ素子 領域〇） のピエゾ素子要素 2の数とは異なっている。 これにより、 各ピエ ゾ素子領域 〜〇に含まれる複数のピエゾ素子要素 1、 2を最大撓み領 域 3内にレイアウトできるようになる。
[0044] また、 第 4ピエゾ素子領域 0 （第 1 ピエゾ素子領域八） のピエゾ素子要素
1の形状は、 第 2ピエゾ素子領域巳 （第 3ピエゾ素子領域〇） のピエゾ素 子要素 2の形状と相違している。 これにより、 各ピエゾ素子領域八〜〇の 歪抵抗特性を維持しつつ、 複数のピエゾ素子要素 1、 2を最大撓み領域 3内にレイアウトできるようになる。
[0045] （ダイヤフラムの応力分布）
図 4 （a） から図 5 （13） は、 ダイヤフラムの応力分布を示す図である。 図 4 （3） および図 5 （a） にはダイヤフラム 3の平面視の応力分布が示さ れ、 図 4 （1〇） には図 4 （a） の八 _八線における応力分布が示され、 図 5 （!〇） には図 5 （ 3） の巳 _巳線における応力分布が:^される。 \¥0 2020/175408 1 1 卩（：171? 2020 /007236
[0046] 図 4 （3） および （匕） に示すように、 略四角形のダイヤフラム 3におけ る中央部での応力分布は、 辺の近傍が最も高く、 中央部にも高い領域が存在 する。 図 5 （a） および （13） に示すように、 略四角形のダイヤフラム 3に おける辺に沿った位置での応力分布は、 中央部が最も高く、 隅部に向かうほ ど低くなっている。
[0047] ダイヤフラム 3が歪んだ際の応力を集中的に受けられるようにするため、 各ピエゾ素子領域八 ~ 0は、 ダイヤフラム 3の最大応力値の 8 0 %以上とな る最大撓み領域 3内に配置される。 図 4および図 5に示す例では、 最大応力 4 5 1\/1 3であるため、 その 8 0 %以上である 3 6 1\/1 3以上の領域が最大 撓み領域 3となる。 本例では、 最大撓み領域 3の長手方向の長さは約 1 1 9 〇1、 短手方向の長さは約 1 〇 である。 このサイズの最大撓み領域 3内 に複数のピエゾ素子要素 1、 2が配置される。
[0048] （ダイヤフラムの非線形性）
上記のように、 ダイヤフラム 3の応力分布は各辺において辺中央が辺端部 に比べて高応力となる非線形な分布をもつ。 上下のピエゾ素子領域の抵抗変 化と左右のピエゾ素子領域の抵抗変化は、 ダイヤフラム 3の各辺に対する位 置関係および方向が対称でないと異なる特性を示すことになる。 その結果、 圧力非線形性に複雑な高次の成分が発生することになる。
[0049] 本実施形態に係る圧カセンサ 1では、 第 1 ピエゾ素子領域八から第 4ピエ ゾ素子領域口がダイヤフラム 3の最大撓み領域 3内に配置されている。 この ように、 本実施形態では、 上下ピエゾ抵抗素子、 左右ピエゾ抵抗素子をそれ それの応力分布に対して最適化した構造とすることで、 抵抗変化効果が相殺 されることで圧力特性のリニアリティ特性の高次の成分を抑制することが可 能となる。
また、 応力分布変化が集中する最大撓み領域 3内に、 各ピエゾ素子領域八 〜口を共に最適配置するため、 センサブリツジ回路の出力電圧を最大化する うえでも有効となる。
[0050] 図 6 （a） および （匕） は、 略四角形のダイヤフラムを用い、 本実施形態 \¥0 2020/175408 12 卩（：171? 2020 /007236
を適用していない圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。 図 6 ( 3 ) には、 略四角形のダイヤフラム 3に対する各ピエゾ素子領域八〜〇の配置 状態が示され、 図 6 ( b ) には圧力誤差の非線形性 (一次近似からのずれ、 二次近似からのずれ) が示される。 図 6 ( a ) に示す圧カセンサでは、 各ピ エゾ素子領域 〜〇の一部が最大撓み領域 3から外れた位置に配置される。
[0051 ] このように、 各ピエゾ素子領域 〜〇の一部が最大撓み領域 3から外れた 位置に配置された圧カセンサでは、 図 6 (匕) に示すように、 圧力に対する 圧力誤差の一次近似からのずれが崩れた三次関数のようになっており、 二次 近似からのずれも 7 0 9 3程度の誤差が生じている。 圧力誤差に高次成分が 含まれているほど、 補正回路による補正が難しくなり、 測定精度の低下を招 きやすい。
[0052] 図 7 ( a ) および (匕) は、 略四角形のダイヤフラムを用い、 本実施形態 を適用した圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。 図 7 ( a ) には 、 略四角形のダイヤフラム 3に対する各ピエゾ素子領域八〜 0の配置状態が 示され、 図 7 ( b ) には圧力誤差の非線形性 (一次近似からのずれ、 二次近 似からのずれ) が示される。 図 7 ( a ) に示す圧カセンサでは、 各ピエゾ素 子領域 〜 0が最大撓み領域 3内に配置される。
[0053] このように、 各ピエゾ素子領域 〜〇が最大撓み領域 3内に配置された圧 カセンサでは、 図 7 ( b ) に示すように、 二次近似からのずれが非常に小さ くなっている (約 1 6 3程度) 。 また、 一次近似からのずれは二次曲線的 になっている。 これは、 高次の誤差成分を減少できているためである。 この ように、 高次の誤差成分が減少することで、 補正回路による補正精度が向上 し、 測定精度を高めることが可能となる。 なお、 補正回路による補正精度の 観点から、 圧力誤差は、 一次近似を基準としたときに小さくなることが最良 であり、 次に好ましいのは二次近似を基準としたときに小さくなること、 さ らに次に好ましいのは三次近似を基準としたときに小さくなることである。 これらのうち、 最も測定誤差を少なくできる近似に合わせて補正回路を構成 すればよい。 \¥0 2020/175408 13 卩（：171? 2020 /007236
[0054] （ダイヤフラムの他の形状の例）
図 8 （a） および （13） は、 円形のダイヤフラムの応力分布を示す図であ る。 図 8 （a） にはダイヤフラム 3の平面視の応力分布が示され、 図 8 （匕 ） に （3） の＜3— 0線における応力分布が示される。
[0055] 図 8 （a） および （匕） に示すように、 円形のダイヤフラム 3では、 中心 を通る線に沿った位置での応力分布は、 ダイヤフラム 3の境界 （端部） が最 も高く、 中心部にも高い領域が存在する。 円形のダイヤフラム 3では、 中心 を通るどの線上であっても同様な応力分布になる。 円形のダイヤフラム 3に おいて、 最大応力値の 8 0 %以上となる領域は、 ダイヤフラム 3の境界に沿 った領域と、 ダイヤフラム 3の中央部分の一部領域とが存在する。 しかし、 この場合の最大撓み領域 3は、 最大応力値の 8 0 %以上の領域で、 最大応力 値を含む領域とする。 このため、 円形のダイヤフラム 3における最大撓み領 域 3は、 ダイヤフラム 3の境界に沿ったドーナツ状の領域となる。
[0056] 図 8に示す例では、 最大応力 3 6 1\/1 3であるため、 その 8 0 %以上であ る 2 8 . 8 1\/1 3以上の領域のうちダイヤフラム 3の境界に沿ったドーナツ 状の領域が最大撓み領域 3となる。 本例では、 最大撓み領域 3の幅 （径方向 の長さ） は約 1 7 . 2 である。 このサイズの最大撓み領域 3内に複数の ピエゾ素子要素 1、 2が配置される。
[0057] （ダイヤフラムの非線形性）
図 9 （3） および （匕） は、 円形のダイヤフラムを用い、 本実施形態を適 用した圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。 図 9 （a） には、 円 形のダイヤフラム 3に対する各ピエゾ素子領域八 ~ 0の配置状態が示され、 図 9 （匕） には圧力誤差の非線形性 （一次近似からのずれ、 二次近似からの ずれ） が示される。 図 9に示す圧カセンサでは、 各ピエゾ素子領域八〜〇が 最大撓み領域 3内に配置される。 図 9 （a） に示す圧カセンサでは、 各ピエ ゾ素子領域 〜 0が最大撓み領域 3内に配置される。 各ピエゾ素子領域八〜 口の形状は、 図 7 （a） に示す略四角形のダイヤフラム 3に配置した各ピエ ゾ素子領域八〜 0の形状と同様である。 \¥0 2020/175408 14 卩（：171? 2020 /007236
[0058] このように、 各ピエゾ素子領域八〜〇が円形のダイヤフラム 3の最大撓み 領域 3内に配置された圧カセンサでは、 図 9 （b） に示すように、 二次近似 からのずれが非常に小さくなっている （約 5 3程度） 。 また、 一次近似か らのずれは二次曲線的になっているため、 補正回路によって補正しやすく、 測定精度を高めることが可能となる。
[0059] 図 1 0 （3） および （匕） は、 円形のダイヤフラムを用い、 本実施形態の 他の例を適用した圧カセンサの出力値の非線形性を示す図である。 図 1 0 （ a） には、 円形のダイヤフラム 3に対する各ピエゾ素子領域八〜〇の配置状 態が示され、 図 1 0 （匕） には圧力誤差の非線形性 （一次近似からのずれ、 二次近似からのずれ） が示される。 図 1 0 （3） に示す圧カセンサでは、 各 ピエゾ素子領域八〜 0が最大撓み領域 3内に配置されるとともに、 各ピエゾ 素子領域八 ~ 0が円形のダイヤフラム 3の周に沿うような扇型の領域となっ ている。
[0060] このように、 各ピエゾ素子領域八〜〇が円形のダイヤフラム 3の最大撓み 領域 3内に配置され、 さらにダイヤフラム 3の周に沿うような扇型の領域に なっている圧カセンサでは、 図 1 0 （匕） に示すように、 二次近似からのず れが非常に小さくなっている （約 5 3程度） 。 また、 一次近似からのずれ は二次曲線的になっているため、 補正回路によって補正しやすく、 測定精度 を高めることが可能となる。 さらに、 一次近似からのずれは、 図 9に示す圧 カセンサよりも小さくなっている。 図 1 0に示す圧カセンサは、 図 9に示す 圧カセンサよりも最適化されていることが分かる。
[0061 ] 以上説明したように、 本実施形態によれば、 ダイヤフラム 3およびピエゾ 素子を用いた圧カセンサ 1 において、 高精度で、 高出力を得ることが可能に なる。
[0062] なお、 上記に本実施形態を説明したが、 本発明はこれらの例に限定される ものではない。 例えば、 上記の例では略四角形のダイヤフラム 3について説 明したが、 略四角形以外の多角形であってもよい。 また、 複数のピエゾ素子 領域はダイヤフラム 3の中心を直交する軸上に対称に配置される場合のほか \¥0 2020/175408 15 卩（：171? 2020 /007236
、 ダイヤフラム 3の中心を交差 （非直交） する軸上に配置されるものであっ てもよい。 また、 前述の各実施形態に対して、 当業者が適宜、 構成要素の追 カロ、 削除、 設計変更を行ったものや、 各実施形態の構成例の特徴を適宜組み 合わせたものも、 本発明の要旨を備えている限り、 本発明の範囲に含有され る。
符号の説明
[0063] 1 圧カセンサ
2 シリコン基板
3 ダイヤフラム
1 1 第 1出力端子
1 2 第 2出力端子
2 1 入力端子
2 2 接地端子
3 1 接続配線
八 第 1 ピエゾ素子領域
巳 第 2ピエゾ素子領域
〇 第 3ピエゾ素子領域
ピエゾ素子領域
口口 撓み方向
1 ピエゾ素子要素
2 ピエゾ素子要素
3 最大撓み領域

Claims

\¥0 2020/175408 16 卩（：17 2020 /007236 請求の範囲
[請求項 1 ] シリコン基板に形成されたダイヤフラムと、 前記ダイヤフラムの歪 みに応じて抵抗値が変化する複数のピエゾ素子領域とを有する圧カセ ンサであって、
前記複数のピエゾ素子領域は、 第 1 ピエゾ素子領域、 第 2ピエゾ素 子領域、 第 3ピエゾ素子領域および第 4ピエゾ素子領域を有し、 前記第 1 ピエゾ素子領域と前記第 2ピエゾ素子領域とが第 1出力端 子を介して直列接続され、 前記第 3ピエゾ素子領域と前記第 4ピエゾ 素子領域とが第 2出力端子を介して直列接続され、 前記第 1 ピエゾ素 子領域と前記第 3ピエゾ素子領域とが入力端子を介して接続され、 前 記第 2ピエゾ素子領域と前記第 4ピエゾ素子領域とが接地端子を介し て接続され、 前記第 1 ピエゾ素子領域から前記第 4ピエゾ素子領域に よってフルブリッジ回路が構成され、
前記ダイヤフラムが歪んだときに、 前記第 2ピエゾ素子領域および 前記第 3ピエゾ素子領域のそれぞれの抵抗値は大きくなり、 前記第 1 ピエゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域の抵抗値は小さくなる ように形成されており、
前記ダイヤフラムは、 所定の圧力を受けて撓んだ際の最大応力値の 8 0 %以上となる最大撓み領域を有し、
前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域は、 前記最大撓み領域内に 配置された、 ことを特徴とする圧カセンサ。
[請求項 2] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれにおける長手方 向の長さは、 短手方向の長さの 2倍以上 1 0倍以下程度である、 こと を特徴とする請求項 1記載の圧カセンサ。
[請求項 3] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれは、 複数のピエ \¥0 2020/175408 17 卩（：171? 2020 /007236
ゾ素子要素を有し、
前記ダイヤフラムの平面視において、 前記第 1 ピエゾ素子領域と前 記第 4ピエゾ素子領域とが対向して配置され、 前記第 2ピエゾ素子領 域と前記第 3ピエゾ素子領域とが対向して配置され、 前記第 1 ピエゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域は、 前記ダ イヤフラムが撓む方向と直交する方向に前記ピエゾ素子要素の長手方 向が配置され、
第 2ピエゾ素子領域および前記第 3ピエゾ素子領域は、 前記ダイヤ フラムが撓む方向と同じ方向に前記ピエゾ素子要素の長手方向が配置 された、 ことを特徴とする請求項 1 または 2に記載の圧カセンサ。
[請求項 4] 前記ダイヤフラムの平面視は 4辺を有する略四角形に構成され、 前記ダイヤフラムの平面視において、 前記第 1 ピエゾ素子領域と前 記第 4ピエゾ素子領域とが前記ダイヤフラムの対向する 2辺のそれぞ れの略中央部に配置され、 前記第 2ピエゾ素子領域と前記第 3ピエゾ 素子領域とが前記ダイヤフラムの対向する他の 2辺のそれぞれの略中 央部に配置された、 請求項 3記載の圧カセンサ。
[請求項 5] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれは、 複数のピエ ゾ素子要素を有し、
前記第 1 ピエゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれ の前記ピエゾ素子要素の形状は、 前記第 2ピエゾ素子領域および前記 第 3ピエゾ素子領域のそれぞれの前記ピエゾ素子要素の形状と相違す る、 請求項 1から 4のいずれか 1項に記載の圧カセンサ。
[請求項 6] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれは、 複数のピエ ゾ素子要素を有し、
前記第 1 ピエゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれ の前記複数のピエゾ素子要素の数は、 第 2ピエゾ素子領域および第 3 \¥0 2020/175408 18 卩（：171? 2020 /007236
ピエゾ素子領域のそれぞれの前記複数のピエゾ素子要素の数と異なる 、 ことを特徴とする請求項 1から 5のいずれか 1項に記載の圧カセン サ。
[請求項 7] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれの前記複数のピ エゾ素子要素はミアンダ形状に接続された、 請求項 3から 6のいずれ か 1項に記載の圧カセンサ。
[請求項 8] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれにおける長手方 向の長さは、 前記ダイヤフラムの 1つの辺の長さの 1 / 5以下である 、 請求項 2に記載の圧カセンサ。
[請求項 9] 前記第 1 ピエゾ素子領域、 前記第 2ピエゾ素子領域、 前記第 3ピエ ゾ素子領域および前記第 4ピエゾ素子領域のそれぞれにおける長手方 向の長さは、 前記ダイヤフラムの 1つの辺の長さの 1 / 6以上 1 / 5 以下である、 請求項 8に記載の圧カセンサ。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04328434A (ja) * 1991-04-30 1992-11-17 Hitachi Ltd 複合センサ
JPH08279621A (ja) * 1995-04-03 1996-10-22 Motorola Inc 平衡圧力センサとその方法
US6006607A (en) * 1998-08-31 1999-12-28 Maxim Integrated Products, Inc. Piezoresistive pressure sensor with sculpted diaphragm
JP2002373991A (ja) * 2001-01-31 2002-12-26 Denso Corp 半導体力学量センサ
JP2006003099A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Canon Inc 半導体圧力センサおよびその製造方法
US20070152679A1 (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Kurtz Anthony D Apparatus and methods for linearizing piezoresistive wheatstone bridges
US20130145853A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Openfield Fluid pressure sensor and measurement probe

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2615887B2 (ja) * 1988-07-29 1997-06-04 株式会社デンソー 半導体圧力センサ
JP2000214027A (ja) * 1999-01-26 2000-08-04 Matsushita Electric Works Ltd 半導体圧力センサ
JP5324477B2 (ja) * 2008-01-31 2013-10-23 アルプス電気株式会社 圧力センサ
JP5081071B2 (ja) * 2008-06-12 2012-11-21 アルプス電気株式会社 半導体圧力センサ
JP5630088B2 (ja) 2010-06-16 2014-11-26 ミツミ電機株式会社 ピエゾ抵抗式圧力センサ
JP5287806B2 (ja) * 2010-08-20 2013-09-11 株式会社デンソー 半導体圧力センサ
JP2015179000A (ja) 2014-03-19 2015-10-08 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、高度計、電子機器および移動体
JP2017181044A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー、高度計、電子機器および移動体

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04328434A (ja) * 1991-04-30 1992-11-17 Hitachi Ltd 複合センサ
JPH08279621A (ja) * 1995-04-03 1996-10-22 Motorola Inc 平衡圧力センサとその方法
US6006607A (en) * 1998-08-31 1999-12-28 Maxim Integrated Products, Inc. Piezoresistive pressure sensor with sculpted diaphragm
JP2002373991A (ja) * 2001-01-31 2002-12-26 Denso Corp 半導体力学量センサ
JP2006003099A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Canon Inc 半導体圧力センサおよびその製造方法
US20070152679A1 (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Kurtz Anthony D Apparatus and methods for linearizing piezoresistive wheatstone bridges
US20130145853A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Openfield Fluid pressure sensor and measurement probe

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